一种基于网格块的分布式数据流聚类算法

对智能交通系统中面向分布式数据流的聚类问题进行了研究.针对智能交通系统中传感器网络分布式数据流的特点,提出一种基于网格块的分布式数据流的聚类方法.该方法将网格空间划分为网格块,并分布于各计算节点,通过对各网格块进行更新、增量式聚簇、以及网格块的拼合,能够快速响应用户的查询请求,返回任意时间窗口内数据的聚类结果.实验表明,在保证聚类准确性的前提下,该方法能够有效缩短查询响应时间,并具有良好的可扩展性.

基于多块混合网格的RANS方法预报螺旋桨敞水性能的研究

结合RANS方程和RNG k-ε湍流模型,运用结构化-非结构化多块混合计算网格对螺旋桨敞水性能进行了预报,并将预报所得的敞水性能及尾流场与桨模的试验值进行了比较。结果表明,该文所用方法对不同叶数、不同侧斜度的螺旋桨模型敞水性能的预报具有很高的可信度,该方法对螺旋桨尾流场的预报也能与试验值基本符合,能达到工程应用要求的精度。

一种快速稳健的并行多块结构动网格方法

为解决传统网格处理方法不能满足复杂外形在大设计空间内进行优化时对网格质量的要求的问题,提出了一种并行多块动网格方法,该方法基于初始外形的多块结构网格,根据优化过程中个体外形与初始外形拓扑结构相近的特性,利用体样条插值方法来拟合多块结构网格各块顶点的位移,得到几何外形变化后的拓扑结构,再利用无限插值方法并行地移动初始外形多块结构网格的边、面和块内的网格点,进行光顺处理后得到变形后几何外形的空间网格;该方法在保证网格质量的同时,可以极大地提高网格生成效率,本文以某翼身组合体为例结果表明,该方法在大设计空间的复杂外形设计问题中具有很强的实用性。

CFD多块网格生成新进展

网格生成是计算流体力学的重要组成部分,多块网格在CFD实践中获得了广泛的应用．结合对网格生成技术规范和网格生成系统的讨论，综述了多块网格近年来的新进展，重点评述了网格拓扑和网格拼接技术（包括所谓的连续拼接、非结构拼接和广义拼接），完整飞机外形多块网格生成策略，自动分块技术以及相应的块合井技术，CAD和CFD之间的数据交换技术和基于NURBS的曲面网格生成技术，网格质量分析和控制技术，若干网格生成新方法，以及多块网格在航空气动力数值模拟中的应用．

多段翼型粘性绕流多块网格数值模拟

采用多块结构网格和分区求解技术对多段翼型绕流进行雷诺平均NS方程数值模拟 ,并将计算的压力分布与实验进行了比较 .

JASMIN框架中多块结构网格拼接并行计算及其应用

基于JASMIN框架,本文设计了多块结构网格拼接的并行算法并研制了相应的软件模块。该模块设计实现了网格块间关系统一描述算法,及网格片间统一通信调度策略,从而有效解决了多块结构网格拼接并行计算中的通信性能瓶颈问题。同时,该模块封装了数据分布存储、数据通信等并行计算细节,提供了规范接口,能够支撑用户简便地实现多块结构网格拼接并行计算。数值测试表明,该模块具有很好的并行性能,可以支撑应用程序扩展到上千核。

结构型网格分块生成技术

构造了一种适用于模拟具有复杂几何特征的流动问题的结构型网格生成方法 ,该方法应用CAD技术中非均匀有理B样条 (NURBS)曲面表达形式 ,根据给定物体的典型站位截面 ,首先对物体进行分片表面网格的构造与重构 ,同时根据物体几何特征及流场特性对绕流流场进行区域分解并构造其块边界 ,在此基础上再采用数值方法进行相应的分块网格生成 ,并给出了应用所建立的方法生成的几种天地往返运输系统流场网格 .

应用多块对接结构网格方法的直升机涵道尾桨气动特性分析

基于湍流Navier-Stokes方程,建立了一套直升机涵道尾桨流场及气动特性的CFD分析方法。在该方法中,针对直升机涵道尾桨流场的特点以及动量源方法对网格系统的要求,提出了一种多块对接网格生成方法,分块贴体网格采用求解Poisson方程的方法生成。通过结合涵道尾桨的运动方式、几何特征及气动特征,建立一个包含动量源项的N-S方程的涵道尾桨流场计算方法和迭代流程;为较好地捕捉涵道壁附近存在的旋涡及分离现象,采用了一方程S-A湍流模型。通过对ONERA M6机翼的绕流特性的计算分析,以及对涵道尾桨在悬停状态下的拉力、诱导速度、载荷分布等的计算分析,验证了该CFD方法的有效性。在此基础上,采用该方法进行直升机悬停、侧飞和前飞状态下涵道尾桨流场与气动特性的数值分析,得到了关于涵道尾桨流场和气动特性的一些有意义的结论。

多块网格技术及其在操纵面绕流计算中的应用

采用中心有限体积法求解Navier Stokes方程组 ,利用点对点搭接及面搭接多块网格技术成功地进行了多段翼型和存在外形间断 (剪刀差 )的带操纵面三维机翼的网格生成及粘性绕流流场数值计算 ,使用重叠面积加权插值及Ramshaw算法实现了面搭接的多块网格之间的信息传递并保证了通量守恒 ,并将流场计算结果与实验数据进行了对比 .

多块结构网格上的Kershaw扩散格式

Kershaw格式是在四边形结构网格上求解扩散方程的一种经典格式.基于对Kershaw格式中"流"的深入理解,将其拓展到包含非结构点的多块结构网格,分别推导退化非结构点和强化非结构点情况下的Kershaw格式,拓展的Kershaw格式满足流连续条件.三个数值算例的计算结果与精确解吻合得很好,表明将Kershaw格式拓展到多块结构网格的正确性和有效性.

水轮机尾水管的多块网格生成与CFD分析

根据水轮机尾水管的体型和流场分布特点,探讨了尾水管内结构化多块网格划分中的一些处理方法,同时结合两个尾水管改型研究项目对尾水管内的三维紊流进行了数值计算。通过数值模拟和CFD分析,对尾水管体型进行了优化设计,获得了合理的结果。

多块对接网格技术在电磁场散射问题中的应用

采用多块对接网格技术和时域有限体积法(FVTD)研究了典型目标和多体的电磁场散射问题.控制方程采用三维一般曲线坐标系下的时变麦克斯韦方程组.时间方向采用四步Runge-Kutta方法,空间离散采用基于通量雅可比矩阵特征结构的通矢量差分分裂,依赖变量采用MUSCL插值.时间方向的计算精度为2阶,空间方向的计算精度可达3阶.典型算例的雷达散射截面(RCS)的计算结果与理论解吻合很好.对于多体问题计算与文献结果相当一致,说明该算法具有对复杂拓扑结构外形(包括多体问题)进行数值模拟的能力.

多块网格网络并行计算中的负载分配研究

针对CFD中多块网格计算的特点 ,并使用MPI网络并行系统 ,对某战斗机绕流进行了基于三维Euler方程的并行计算。主要研究了多块网格并行计算中负载的分配方法 ,发展了负载自动分配和网格自动重分区程序。计算结果表明 :并行计算结果和实验结果完全吻合 ,8个节点机的并行效率达到了 89%。

一种简单快速的多块网格生成方法

利用有限元中的形函数进行网格插值映射分块生成网格 ,构造了一种块网格拓扑结构 ,使得块与相邻块之间自动组合 ,并利用该方法对二维、三维复杂区域进行分块网格生成 ,说明该方法生成的网格质量较好 。

多块结构化网格在含附体水面船模粘性流场数值计算中的应用

本文使用RANS方程和剪切应力输运k-棕模型求解含附体的水面船舶粘性流场。整个计算域被分成很多区块,各个区块单独生成结构化网格,在包含不同附体部件的区块之间,网格是不匹配的,交界面处各流场变量由插值计算传递。计算中没有考虑自由液面的影响。从最后计算得到的桨盘面伴流分布结果来看,数值计算较好地反映了桨盘面流场的特征。

基于多块网格技术的排汽缸与低压级组耦合流动分析

网格生成是复杂流动数值分析的重要组成部分,网格品质的好坏直接影响到数值解的获得和计算精度。对于汽轮机低压排汽缸和末两级耦合的流场来说,单块网格难以保证计算的准确性。为了更加透彻的认识排汽缸内三维流动的细节,利用多块网格技术生成了排汽通道分块结构化贴体网格,通过求解由RNGk-ε双方程湍流模型封闭的三维时均N-S方程对其进行了耦合数值分析,并采用混合平面方法处理末两级叶栅及其与排汽缸之间动静面的参数传递和相互干扰的问题,获得了排汽缸内部的压力和速度分布等重要流动信息。结果表明该方法能够预测出汽轮机排汽通道内部的流动特性,所得到的结果对排汽缸的优化设计具有重要的指导意义。

基于多块结构网格的并行计算及负载平衡研究

从并行计算流体力学程序的稳定性和效率两大问题入手,针对多块结构网格的通用数据传输方法和基于遗传优化算法的负载平衡方法,并在已有串行多块结构网格程序基础上发展了相应的并行程序。该并行程序以物理区域分割为基础,采用MPI实现消息传递,适用于各种不同的并行机体系结构,具有很好的可移植性。大量数值实验证明,本文发展的并行程序具有良好的稳定性和并行效率,可以进一步应用于大规模实际工程计算。

基于多块对接网格的隐式气体运动论统一算法应用研究

基于玻尔兹曼模型方程的气体运动论统一算法(gas kinetic unified algorithm,GKUA)给出了一种能模拟从连续流到自由分子流跨流域空气动力学问题的途径.该算法采用传统计算流体力学技术将分子运动和碰撞解耦处理,若采用显式格式将受格式稳定条件限制,在模拟超声速流动尤其是近连续流和连续流区的流动时计算效率较低.为了提高计算效率,扩展其工程实用性,采用上下对称高斯-赛德尔(LU--SGS)方法和有限体积法构造了求解玻尔兹曼模型方程的隐式方法,同时在物理空间采用能处理任意连接关系的多块对接网格技术.通过模拟近连续过渡区并排圆柱绕流问题,计算结果与直接模拟蒙特卡洛方法模拟值吻合较好,验证了该方法用于跨流域空气动力计算的可靠性与可行性.

基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟

为实现氧碘化学激光器(COIL)喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420。

格子玻尔兹曼法多块网格的交界结构优化研究

基于格子玻尔兹曼方法LBM(Lattice Boltzmann Method)对多块网格方法(Multi-Block)的粗细网格交界结构进行了研究,提出了一种新的优化处理方案。解决了原有网格交界结构存在的三个问题,即两套插值运算造成的程序结构复杂的问题,存储前几个时间步的节点流场数据以备插值运算造成内存浪费的问题和基于时间插值结果进行空间插值计算造成插值误差积累的问题。用一次多点二维空间插值的方式,将原方法的空间和时间双插值,简并成一次空间插值。通过对经典的非定常的圆柱绕流算例和定常的标准顶盖方腔驱动流算例的仿真模拟,验证了交界面处质量、动量及应力的连续性以及网格交界面数据过渡的流畅度,最终验证了改进方法的正确性。数值模拟结果表明,改进后多块算法可实现局部网格细化,进一步推动LBM方法在实际工程问题中的应用。